CN101369741B - 用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置和方法，属储能器电压均衡装置和方法。该电压均衡装置包括：一个DC/AC变换器(31)；一个限流电感(33)；及N个均压支路(32)，N为自然数。该均衡装置中的限流电感也可以分布到每个均压支路中，由变压器的等效漏感充任或者在变压器的原边串联一个单独的电感。该电压均衡装置从储能器中吸取能量并且将这些能量传递给储能器中端电压较低的储能器单元，实现储能器各单元端电压的均衡。本发明的特点在于电路结构和控制方法简单、开关管可以实现软开关、变换器体积小、实现了串联储能器的自主民主均压。

Description

用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置和方法 

技术领域

本发明提出一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置和方法，属储能器电压均衡装置及方法，尤其是诸如串联连接的超级电容器、蓄电池进行电压均衡的装置和方法。 

背景技术

超级电容器也被称为双电层电容器或者电化学电容器，其具有优良的脉冲充放电性能和大容量储能性能，因其存储的能量大、质量轻、可多次充放电，在电动汽车电源系统、电力机车再生制动系统等应用中受到科学研究人员的广泛关注。超级电容器单体电压低，实际应用中需要将多个超级电容器串联组合使用。由于材料和制造水平的限制，超级电容器的参数有一定的分散性，在充放电过程中导致电容器的工作电压不平衡，严重影响了系统的安全性、使用寿命和稳定性。因此，串联超级电容器组应用时应采取电压均衡措施。近年来许多学者都对串联储能器的电压均衡方法进行了深入的研究，目前已有的电压均衡方法可以分为两大类：一类是能量消耗的方法，诸如并联电阻法、稳压管法和开关电阻法；另一类是能量转移的方法，如飞渡电容法、DC/DC变换器法。能量消耗型均压电路虽然电路结构简单、成本低廉，但是造成能量浪费、发热严重。能量转移型均压电路均压速度快、在电压均衡的过程中只消耗很少的能量，逐渐成为研究的热点。下面列举两个具有代表性的能量转移型均压方案。 

图1所示为一种用于电动或者混合动力汽车由充电电源、均衡电源组成的电压均衡装置。其中充电电源为非车载式电源，可以输出大电流对串联的超级电容器组进行充电以满足充电快速性的要求；均衡电源为车载式电源，它以整组超级电容器为输入，通过投切网络在组内的各单体之间切换，对单体进行充电。在用充电电源充电的同时，实时检测组内各超级电容单体的电压，当发现某一单体的电压比其他单体低且差值超过一定范围，就把均衡电源切换到该单体上，对其进行补充充电，该单体的充电电流增大，电压得以提高。均衡电源实质上是不断把整组超级电容器发出的能量补充给组中电压最低的单体，从而促进组内各单体的能量均衡。 

上述电压均衡装置的不足之处在于，该装置工作时必须实时监控各单体的电压，控制切换网络把均衡电源投切至相应单体上。当储能器的单体个数增加时，监控电路和切换网络的规模也随之增加，导致整个装置的体积增大、成本增加、可靠性降低。 

图2所示为中华人民共和国发明专利申请公开号第CN1977439A号中所述之一种对具有 DC/DC变换器的储能器的串联连接单体进行电荷补偿的电压均衡装置。当第一开关(16)闭合时，该装置通过第一变换器(DC/DC变换器)(10)自蓄电池产生直流电压，该直流电压通过第二变换器(DC/AC变换器)(11)被逆变，经逆变的交流电压通过耦合变压器(12)传递至整流器(13)，该整流器(13)将交流电压整流成直流电压并且将交流电流转换为直流电流，借此向端电压最低的储能器单体充电。当第二开关(17)闭合时，该装置通过第一变换器(DC/DC变换器)(10)自串联超级电容器组(14)产生直流电压，该直流电压通过第二变换器(DC/AC变换器)(11)被逆变，经逆变的交流电压通过耦合变压器(12)传递至整流器(13)，该整流器(13)将交流电压整流成直流电压并且将交流电流转换为直流电流，借此向端电压最低的超级电容器充电。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种更为简单、快速、高效的电压均衡装置，借助该装置可以对串联连接的储能器单体进行电压均衡。 

本发明的目的也在于提供一种用于对储能器单体进行电压均衡的方法，借助该方法可以使该装置实现对串联连接储能器单体电压的自动、民主均衡。 

一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置，包括一个DC/AC变换器、一个限流电感、N个均压支路，其特征在于，所述DC/AC变换器由第一分压电容、第二分压电容和第一开关管、第二开关管组成，第一分压电容和第二分压电容串联连接后的串联支路与第一开关管和第二开关管串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器；该半桥变换器的一端连于由N个储能电容串联组成的储能器的一端，该半桥变换器的另一端连于上述储能器的另一端且接“地”；所述N个均压支路的每一个均压支路，由一个变压器和一个AC/DC整流器组成，AC/DC整流器由第一整流二极管和第二整流二极管串联连接后的串联支路与第三整流二极管和第四整流二极管串联连接后的串联支路相并联组成，第一整流二极管和第二整流二极管的串联点与变压器副边绕组的同名端相连，第三整流二极管和第四整流二极管的串联点与变压器副边绕组的异名端相连，AC/DC整流器的正输出端与对应的一个储能电容的正极相连，AC/DC整流器的负输出端与对应的一个储能电容的负极相连；第一开关管和第二开关管的串联连接点引线连接限流电感的正端，限流电感的负端连接每个均压支路的变压器原边绕组同名端，第一分压电容和第二分压电容的串联连接点引线连接每个均压支路的变压器原边绕组异名端；第一体二极管并联在第一开关管两端，第二体二极管并联在第二开关管两端；所述的“N”为自然数。 

一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置，其特征在于，包括一个DC/AC变换器和N个均压支路，所述DC/AC变换器由第一分压电容、第二分压电容和第一开关管、第二开关管组成，第一分压电容和第二分压电容串联连接后的串联支路与第一开关管和第二开关管串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器；该半桥变换器的一端连于由N个储能电容串联组成的储能器的一端，该半桥变换器的另一端连于上述储能器的另一端且接“地”；所述N个均压支路的每个均压支路，包括一个漏感、一个变压器和一个AC/DC整流器，漏感的正端连于第一开关管与第二开关管的串联连接点，漏感的负端连于变压器原边绕组的同名端，变压器原边绕组异名端连于第一分压电容与第二分压电容的串联连接点；AC/DC整流器由第一整流二极管和第二整流二极管串联连接后的串联支路与第三整流二极管和第四整流二极管串联连接后的串联支路相并联组成，第一整流二极管和第二整流二极管的串联点与变压器副边绕组的同名端相连，第三整流二极管和第四整流二极管的串联点与变压器副边绕组的异名端相连，AC/DC整流器的正输出端与对应的一个储能电容的正极相连，AC/DC整流器的负输出端与对应的一个储能电容的负极相连；第一体二极管并联在第一开关管两端，第二体二极管并联在第二开关管两端；所述的“N”为自然数。 

一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的方法，其特征在于，电压均衡装置先给端电压最低的一个储能器单元充电，直到其端电压上升至端电压第二低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这两个储能器单元同时充电，直到两者的端电压上升至端电压第三低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这三个储能器单元同时充电，以此类推，直到所有储能器单元的端电压相等。 

一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的方法，其特征在于，电压均衡装置给端电压低于均压支路变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元充电，直到所有储能器单元的端电压都达到储能器总的端电压的N分之一，实现储能器单元的端电压均衡，N为自然数。 

附图说明

图1为一种已知的能量转移型电压均衡电路的示意图； 

图2为另一种已知的能量转移型电压均衡电路的示意图； 

图3为本发明的电压均衡装置的原理方框图； 

图4为本发明的电压均衡装置的一个实施例的电路原理示意图； 

图5为本发明的电压均衡装置的另一个实施例的电路原理示意图； 

图6为本发明的电压均衡的装置的工作模态图。 

五、具体实施方式

图3所示为根据本发明用于对串联连接的储能器进行电压均衡的装置的原理方框图。该电压均衡装置包括一个DC/AC变换器31和多个均压支路32，均压支路32的个数与储能器单元的个数相等。储能器的端电压在DC/AC变换器31中逆变，并将经逆变的交流电压通过多个变压器传递至AC/DC整流器，该AC/DC整流器将交流电压转换为直流电压并施加至各储能器单元，借此从所述储能器中吸取能量并将其传递至端电压较低的储能器单元。 

图4所示为根据本发明用于对串联连接的储能器进行电压均衡的装置的一个实施例。该装置包括：一个DC/AC变换器31，由第一分压电容C_a、第二分压电容C_b和第一开关管S_a、第二开关管S_b构成；一个限流电感L 33；及N个均压支路32，每一个均压支路E_x(x＝1，2，…，N)由一个变压器T_x和一个具有第一整流二极管D_xa、第二整流二极管D_xb、第三整流二极管D_xc、第四整流二极管D_xd的AC/DC整流器构成。第一体二极管D_a、第二体二极管D_b分别为第一开关管S_a、第二开关管S_b的体二极管。储能器由N个储能器单元C_x(x＝1，2，…，N)串联连接构成，N为自然数。 

第一分压电容C_a和第二分压电容C_b串联连接后的串联支路与第一开关管S_a和第二开关管S_b串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器，该并联电路的一端与储能器的一端连接，该并联电路的另一端与储能器的另一端连接并且接地。自第一开关管S_a和第二开关管S_b的连接点引线并连接至限流电感L的一端。限流电感L的另一端连接至每一个均压支路E_x的变压器T_x原边的一端。自第一分压电容C_a和第二分压电容C_b的连接点引线并连接至每一个均压支路E_x的变压器T_x原边的另一端。第一整流二极管D_xa和第二整流二极管D_xb串联连接后的串联支路与第三整流二极管D_xc和第四整流二极管D_xd串联连接后的串联支路相并联组成AC/DC整流器，该并联电路的一端与对应储能器单元C_x的一端连接，该并联电路的另一端与对应储能器单元C_x的另一端连接。自第一整流二极管D_xa和第二整流二极管D_xb的连接点引线并连接至对应均压支路E_x的变压器T_x副边的一端，自第三整流二极管D_xc和第四整流二极管D_xd的连接点引线并连接至对应均压支路E_x的变压器T_x副边的另一端。第一体二极管D_a并联在第一开关管S_a两端，第二体二极管D_b并联在第二开关管S_b两端。上述符号的下标x＝1，2，…，N，N为自然数。 

半桥变换器的第一开关管S_a、第二开关管S_b以例如100kHz的频率、接近50％的固定占空比(一个完整工作周期的一半)开关。所有变压器的变比均为K＝n₁∶n₂。 

为了便于描述电压均衡装置的工作过程，假定储能器总的端电压为U_ARRAY，各储能器单元电压为u_Cx(x＝1，2，…，N，N为自然数)，DC/AC变换器的输出电压为u_AB，所有均压支路的变压器原边电压为u_CD，限流电感两端的电压为u_L，流过限流电感的电流为i_L。 

DC/AC变换器将储能器总的端电压逆变成交流电压U_AB，该交流电压通过均压支路的变压器传递至整流器的输入端，由于变压器的变比均为K，所以传递至整流器输入端的电压大小相等，此时端电压u_Cx最低的储能器单元Cx对应的整流器工作，将交流电压整流成直流电压并且将交流电流转换为直流电流，借此向端电压u_Cx最低的储能器单元Cx充电。同时，该整流器二极管的导通将所有均压支路变压器的原边电压u_CD箝位于较低值，使其它储能器单元没有电流流入或者仅流入极小的电流(视其他储能器单元的端电压而定)。 

如上文所述，电压均衡装置给端电压u_Cx最低的储能器单元Cx充电，直到其端电压u_Cx上升至端电压第二低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这两个储能器单元同时充电，直到两者的端电压上升至端电压第三低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这三个储能器单元同时充电等等，直到所有储能器单元的端电压相等。 

在该实施例的均压支路中，漏感较小的变压器和导通压降较小的二极管组成的整流器对于本发明的电压均衡装置是极其有利的。 

此外，在该实施例中应选取适当的均压支路变压器变比K，使变压器副边输出电压的大小稍高于储能器总的端电压的N分之一，N为自然数。 

在该实施例中，还应选取合适的限流电感的电感值L，使本发明的电压均衡装置具有需要的均压速度。 

图5所示为根据本发明用于对串联连接的储能器进行电压均衡的装置的另一个实施例。该装置包括：一个DC/AC变换器31，其由第一分压电容C_a、第二分压电容C_b和第一开关管S_a、第二开关管S_b构成；及N个均压支路42，每一个均压支路E_x由一个变压器T_x和一个具有第一整流二极管D_xa、第二整流二极管D_xb、第三整流二极管D_xc、第四整流二极管D_xd的AC/DC整流器构成。第一体二极管D_a、第二体二极管D_b分别为第一开关管S_a、第二开关管S_b的体二极管；电感L_rx为变压器T_x的漏感。储能器由N个储能器单元C_x串联连接构成。上述符号中的下标x均为1，2，…，N，N为自然数。 

第一分压电容C_a和第二分压电容C_b串联连接后的串联支路与第一开关管S_a和第二开关管S_b串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器，该并联电路的一端与储能器的一端连接，该并联电路的另一端与储能器的另一端连接并且接地。自第一分压电容C_a和第二分压电容C_b 的连接点引线并连接至每一个均压支路E_x的变压器T_x原边的一端。自第一开关管S_a和第二开关管S_b的连接点引线并连接至每一个均压支路E_x的变压器T_x原边的另一端。第一整流二极管D_xa和第二整流二极管D_xb串联连接后的串联支路与第三整流二极管D_xc和第四整流二极管D_xd串联连接后的串联支路相并联组成AC/DC整流器，该并联电路的一端与对应储能器单元C_x的一端连接，该并联电路的另一端与对应储能器单元C_x的另一端连接。自第一整流二极管D_xa和第二整流二极管D_xb的连接点引线并连接至对应均压支路E_x的变压器T_x副边的一端，自第三整流二极管D_xc和第四整流二极管D_xd的连接点引线并连接至对应均压支路E_x的变压器T_x副边的另一端。第一体二极管D_a并联在第一开关管S_a两端，第二体二极管D_b并联在第二开关管S_b两端。变压器T_x的漏感L_rx串联在变压器T_x的原边。上述符号中的下标x均为1，2，…，N，N为自然数。 

半桥变换器的第一开关管S_a、第二开关管S_b以例如100kHz的频率、接近50％的固定占空比(一个完整工作周期的一半)开关。所有变压器的变比均为K＝n₁∶n₂。 

为了便于描述电压均衡装置的工作过程，假定储能器总的端电压为u_ARRAY，各储能器单元电压为u_Cx(x＝1，2，…，N)，DC/AC变换器的输出电压为u_AB，即均压支路变压器的原边电压为u_AB。 

DC/AC变换器将储能器总的端电压逆变成交流电压u_AB，该交流电压通过均压支路的变压器传递至整流器的输入端，此时端电压u_Cx低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx对应的整流器工作，将交流电压整流成直流电压并且将交流电流转换为直流电流，借此向端电压u_Cx低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx充电，直到所有储能器单元的端电压都达到储能器总的端电压的N分之一，实现储能器单元的电压均衡。 

在该实施例的均压支路中，要求变压器具有一定的漏感，漏感的大小决定着均压的速度，并且限制了流过功率管的电流。一般情况下，要求各变压器的漏感相等或者近似相等。因此具有一定漏感的变压器和导通压降较小的二极管组成的整流器对于本发明的电压均衡装置是极其有利的。 

此外，在该实施例中应选取适当的均压支路变压器变比K，使变压器副边输出电压的大小稍高于储能器总的端电压的N分之一。 

图6所示为根据本发明用于对串联连接的储能器进行电压均衡的装置的工作模态图。下面参考图6分别对图4和图5所示电压均衡装置的工作模态进行分析。 

图4所示的电压均衡装置的工作模态如下： 

第一开关管S_a导通，u_AB为正值，电压u_L为正值，电流i_L从零上升，电流经开关管S_a、限流电感L、变压器T_x的原边以及第二分压电容C_b流动，均压支路的变压器原边电压u_CD为正值， 因此对应的均压支路整流器的第一整流二极管D_xa和第四整流二极管D_xd导通，变压器副边电流经第一整流二极管D_xa、储能器单元C_x以及第四整流二极管D_xd流动，借此向储能器单元C_x 充电。 

第一开关管S_a关断时，第二体二极管D_b导通，u_AB为负值，电压u_L为负值，电流i_L下降，电流经变压器T_x的原边、第二分压电容C_b以及第二体二极管D_b续流，对应整流器的第一整流二极管D_xa和第四整流二极管D_xd继续导通，变压器副边电流继续向储能器单元C_x充电。最终，限流电感电流i_L下降至零，第二体二极管D_b关断，第一整流二极管D_xa和第四整流二极管D_xd 关断。 

限流电感的电流i_L下降到零之前，第二体二极管D_b处于导通状态，第二开关管S_b两端的电压被箝位于零，在此期间触发第二开关管S_b导通可以实现零电压导通。第一整流二极管D_xa 和第四整流二极管D_xd在导通及关断时变压器副边电流均为零，因此实现了零电流导通以及零电流关断。 

第二开关管S_b导通，u_AB为负值，电压u_L为负值，电流i_L反向上升，电流经第一分压电容C_a、变压器T_x的原边、限流电感L以及开关管S_b流动，均压支路的变压器原边电压u_CD为负值，因此对应的均压支路整流器的第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc导通，变压器副边电流经第三整流二极管D_xc、储能器单元C_x以及第二整流二极管D_xb流动，借此向储能器单元C_x 充电。 

第二开关管S_b关断时，第一体二极管D_a导通，u_AB为正值，电压u_L为正值，电流i_L从负的最大值下降，电流经第一体二极管D_a、第一分压电容C_a以及变压器T_x的原边续流，对应整流器的第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc继续导通，变压器副边电流继续向储能器单元C_x充电。最终，限流电感电流i_L下降至零，第一体二极管D_a关断，第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc关断。 

限流电感的电流i_L下降到零之前，第一体二极管D_b处于导通状态，第一开关管S_a两端的电压被箝位于零，在此期间触发第一开关管S_a导通可以实现零电压导通。第二整流二极管D_xb 和第三整流二极管D_xc在导通及关断时变压器副边电流均为零，因此实现了零电流导通以及零电流关断。 

图5所示的电压均衡装置的工作模态如下： 

第一开关管S_a导通，u_AB为正值，即每一个均压支路变压器的原边电压为u_AB，，端电压u_Cx 低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx对应的均压支路整流器的第一整流 二极管D_xa和第四整流二极管D_xd导通，漏感L_rx两端的电压为正值，变压器原边电流从零上升，该电流经开关管S_a、漏感L_rx、变压器T_x的原边以及第二分压电容C_b流动，变压器副边电流经第一整流二极管D_xa、储能器单元C_x以及第四整流二极管D_xd流动，借此向端电压u_Cr低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx充电。 

第一开关管S_a关断时，第二体二极管D_b导通，u_AB为负值，漏感L_rx两端的电压为负值，变压器原边电流下降，端电压u_Cx低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx对应的均压支路变压器的原边电流经变压器T_x的原边、第二分压电容C_b以及第二体二极管D_b 续流，其对应整流器的第一整流二极管D_xa和第四整流二极管D_xd继续导通，变压器副边电流继续向储能器单元C_x充电。最终，变压器原边电流下降至零，第二体二极管D_b关断，同时变压器副边电流也降为零，第一整流二极管D_xa和第四整流二极管D_xd关断。 

变压器原边电流下降到零之前，第二体二极管D_b处于导通状态，第二开关管S_b两端的电压被箝位于零，在此期间触发第二开关管S_b导通可以实现零电压导通。第一整流二极管D_xa 和第四整流二极管D_xd在导通及关断时变压器副边电流均为零，因此实现了零电流导通以及零电流关断。 

第二开关管S_b导通，u_AB为负值，即每一个均压支路变压器的原边电压为u_AB，，端电压u_Cx 低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元Cx对应的均压支路整流器的第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc导通，漏感L_rx两端的电压为负值，变压器原边电流反向上升，该电流经第一分压电容C_a、变压器T_x的原边、漏感L_rx以及开关管S_b流动，变压器副边电流经第三整流二极管D_xc、储能器单元C_x以及第二整流二极管D_xb流动，借此向端电压u_Cx低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元C_x充电。 

第二开关管S_b关断时，第一体二极管D_a导通，u_AB为正值，漏感L_rx两端的电压为正值，变压器原边电流从负的最大值下降，端电压u_Cx低于变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元C_x对应的均压支路变压器的原边电流经变压器T_x的原边、第二分压电容C_b以及第二体二极管D_b续流，其对应整流器的第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc继续导通，变压器副边电流继续向储能器单元C_x充电。最终，变压器原边电流下降至零，第一体二极管D_a关断，同时变压器副边电流也降为零，第二整流二极管D_xb和第三整流二极管D_xc关断。 

变压器原边电流下降到零之前，第一体二极管D_b处于导通状态，第一开关管S_a两端的电压被箝位于零，在此期间触发第一开关管S_a导通可以实现零电压导通。第二整流二极管D_xb 和第三整流二极管D_xc在导通及关断时变压器副边电流均为零，因此实现了零电流导通以及零电流关断。 

Claims (4)

1.一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置，包括一个DC/AC变换器(31)、一个限流电感(33)、N个均压支路(32)，其特征在于，所述DC/AC变换器(31)由第一分压电容(C_a)、第二分压电容(C_b)和第一开关管(S_a)、第二开关管(S_b)组成，第一分压电容(C_a)和第二分压电容(C_b)串联连接后的串联支路与第一开关管(S_a)和第二开关管(S_b)串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器；该半桥变换器的一端连于由N个储能电容(C_N)串联组成的储能器的一端，该半桥变换器的另一端连于上述储能器的另一端且接“地”；所述N个均压支路(32)的每一个均压支路(E_N)，由一个变压器(T_N)和一个AC/DC整流器组成，AC/DC整流器由第一整流二极管(D_Na)和第二整流二极管(D_Nb)串联连接后的串联支路与第三整流二极管(D_Nc)和第四整流二极管(D_Nd)串联连接后的串联支路相并联组成，第一整流二极管(D_Na)和第二整流二极管(D_Nb)的串联点与变压器(T_N)副边绕组(n₂)的同名端相连，第三整流二极管(D_Nc)和第四整流二极管(D_Nd)的串联点与变压器(T_N)副边绕组(n₂)的异名端相连，AC/DC整流器的正输出端与对应的一个储能电容(C_N)的正极相连，AC/DC整流器的负输出端与对应的一个储能电容(C_N)的负极相连；第一开关管(S_a)和第二开关管(S_b)的串联连接点引线连接限流电感(L)的正端，限流电感(L)的负端连接每个均压支路(E_N)的变压器(T_N)原边绕组(n₁)同名端，第一分压电容(C_a)和第二分压电容(C_b)的串联连接点引线连接每个均压支路(E_N)的变压器(T_N)原边绕组(n₁)异名端；第一体二极管(D_a)并联在第一开关管(S_a)两端，第二体二极管(D_b)并联在第二开关管(S_b)两端；所述的“N”为自然数。

2.一种用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的装置，其特征在于，包括一个DC/AC变换器(31)和N个均压支路(42)，所述DC/AC变换器(31)由第一分压电容(C_a)、第二分压电容(C_b)和第一开关管(S_a)、第二开关管(S_b)组成，第一分压电容(C_a)和第二分压电容(C_b)串联连接后的串联支路与第一开关管(S_a)和第二开关管(S_b)串联连接后的串联支路相并联组成半桥变换器；该半桥变换器的一端连于由N个储能电容(C_N)串联组成的储能器的一端，该半桥变换器的另一端连于上述储能器的另一端且接“地”；所述N个均压支路(42)的每个均压支路(E_N)，包括一个漏感(L_rN)、一个变压器(T_N)和一个AC/DC整流器，漏感(L_rN)的正端连于第一开关管(S_a)与第二开关管(S_b)的串联连接点，漏感(L_rN)的负端连于变压器(T_N)原边绕组(n₁)的同名端，变压器(T_N)原边绕组(n₁)异名端连于第一分压电容(C_a)与第二分压电容(C_b)的串联连接点；AC/DC整流器由第一整流二极管(D_Na)和第二整流二极管(D_Nb)串联连接后的串联支路与第三整流二极管(D_Nc)和第四整流二极管(D_Nd)串联连接后的串联支路相并联组成，第一整流二极管(D_Na)和第二整流二极管(D_Nb)的串联点与变压器(T_N)副边绕组(n₂)的同名端相连，第三整流二极管(D_Nc)和第四整流二极管(D_Nd)的串联点与变压器(T_N)副边绕组(n₂)的异名端相连，AC/DC整流器的正输出端与对应的一个储能电容(C_N)的正极相连，AC/DC整流器的负输出端与对应的一个储能电容(C_N)的负极相连；第一体二极管(D_a)并联在第一开关管(S_a)两端，第二体二极管(D_b)并联在第二开关管(S_b)两端；所述的“N”为自然数。

3.一种基于权利要求1所述的装置的用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的方法，其特征在于，电压均衡装置先给端电压最低的一个储能器单元充电，直到其端电压上升至端电压第二低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这两个储能器单元同时充电，直到两者的端电压上升至端电压第三低的储能器单元的端电压，然后电压均衡装置给这三个储能器单元同时充电，以此类推，直到所有储能器单元的端电压相等。

4.一种基于权利要求2所述的装置的用于对串联连接的储能器单元进行电压均衡的方法，其特征在于，电压均衡装置给端电压低于均压支路变压器副边电压大小的一个或者多个储能器单元充电，直到所有储能器单元的端电压都达到储能器总的端电压的N分之一，实现储能器单元的端电压均衡，N为自然数。

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